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極短時間パルス放電による高活性流動場形成過程のマルチフィジックス解析と応用

研究課題

研究課題/領域番号 24560182
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

高奈 秀匡  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40375118)

連携研究者 西山 秀哉  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードプラズマ流 / 反応流動 / 燃焼促進 / 数値シミュレーション / モデリング / 非平衡プラズマ / 流体工学 / モデル化 / シミュレーション工学 / エネルギー効率化 / 化学工学
研究成果の概要

本研究では,極短時間パルス放電による内燃機関の燃焼促進効果を明らかにすることを目的とし,放電形成モデルとプラズマ化学反応モデルを統合した解析モデルを構築し,内燃機関における着火時の条件である10気圧,600 Kにおけるメタン・空気希薄混合気中の誘電体バリア放電もしくは針状電極間ナノパルス放電を対象として二次元数値シミュレーションを行った。本研究により,極短時間パルス放電構造および放電により生成されるラジカル種の数密度分布などの基礎特性やラジカル生成における電子エネルギー分配機構が明らかとなった。さらに,放電により生成されたラジカルにより,着火遅れが大幅に改善されることが示された。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Computational Simulation of Nanosecond Pulsed Discharge for Plasma Assisted Ignition2014

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Tanaka, Igor V. Adamovich and Hideya Nishiyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 550 ページ: 012051-012051

    • DOI

      10.1088/1742-6596/550/1/012051

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Nanosecond Pulsed DBD in Lean Methane-air Mixture for Typical Conditions in Internal Engines2014

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Tanaka and Hideya Nishiyama
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 23

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 内燃機関燃焼促進のための極短時間パルスDBD放電構造解析とエネルギー効率評価2013

    • 著者名/発表者名
      高奈秀匡,西山秀哉
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 79 ページ: 1005-1015

    • NAID

      130003374795

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical Simulation on Plasma Assisted Ignition by Nanosecond Pulsed Discharge in Internal Combustion Engines2014

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana, Igor V. Adamovich and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      Niigata, Toki Messe
    • 年月日
      2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Master Equation Modeling of a Nanosecond Pulse Discharge in Nitrogen in a Pin-to-Pin Geometry2014

    • 著者名/発表者名
      Zak Eckert, Hidemasa Takana, Hideya Nishiyama and Igor Adamovich
    • 学会等名
      14th International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2014)
    • 発表場所
      Sendai, Sendai International Center
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Computational Simulation of Nanosecond Pulsed Discharge for Plasma Assisted Ignition2014

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Tanaka, Igor V. Adamovich and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      13th European Plasma Conference, High-Tech Plasma Processes Conference (HTPP13)
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Computational Simulation of Highly Reactive DBD Plasma for Combustion Enhancement

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      12th International Conference on Fluid Control, Measurements, and Visualization (FLUCOME 2013)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Kinetics of Excited States and Radicals in a Nanosecond Pulse Discharge and Afterglow in Nitrogen and Air

    • 著者名/発表者名
      Ivan Shkurenkov, David Burnette, Walter R. Lempert, Igor V. Adamovich, Hidemasa Takana and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2013)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of DBD Reactive Air Jet under High Temperature and High Pressure for Combustion Assist

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      10th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2013)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational Simulation on Radical Production by Methane-air DBD for Plasma Assisted Combustion

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana
    • 学会等名
      International Workshop on Flow Dynamics related to Energy, Aerospace and Material Processing
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Characteristics of DBD Air Jet under High Temperature and High Pressure for Combustion Assist in an Internal Engine

    • 著者名/発表者名
      Hideya Nishiyama, Hikaru Asano, Sho Murakawa, Hidemasa Takana and Tomoki Nakajima
    • 学会等名
      21st International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Study on Nano-Second Pulse Dielectric Barrier Discharge for Plasma Assisted Combustion

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      21st International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of High-energy Nano-second Pulse DBD for Combustion Enhancement in Internal Engine

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Tanaka and Hideya Nishiyama
    • 学会等名
      31th International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG-2013)
    • 発表場所
      Granada, Spain
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 極短時間パルス放電による内燃機関燃焼促進

    • 著者名/発表者名
      高奈秀匡,西山秀哉
    • 学会等名
      自動車技術会 2013秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Radical Production Characteristics by DBD Plasma at High Pressure and High Temperature Conditions

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana
    • 学会等名
      International Plasma Engineering for Nano Forum 2012
    • 発表場所
      Cheorwon, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Streamer Dynamics for Radical Generation in Air/Methane Mixture under High Temperature and High Pressure

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana
    • 学会等名
      9th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2012)
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of Reactive Species Production by Air‐Methane DBD at High Pressure and High Temperature Conditions

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana
    • 学会等名
      8th International Symposium on Non-Thermal Plasma Technology (ISNTP-8)
    • 発表場所
      Camaret, France
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気・メタンDBD放電によるラジカル生成に与える温度および圧力の効果

    • 著者名/発表者名
      高奈秀匡
    • 学会等名
      日本混相流学会年会講演会2012
    • 発表場所
      東京大学 柏キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温・高圧下における空気・メタンDBD放電によるラジカル生成特性

    • 著者名/発表者名
      高奈秀匡
    • 学会等名
      2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学流体科学研究所 電磁機能流動研究分野

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/jpn/crfrd_effdl.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東北大学流体科学研究所 電磁機能流動研究分野 (西山・上原,高奈研究室)

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nishiyama-lab/japanese.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東北大学流体科学研究所 電磁機能流動研究分野(研究所ホームページ)

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/jpn/crfrd_effdl.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学流体科学研究所 電磁機能流動研究分野(研究室ホームページ)

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nishiyama-lab/japanese.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学流体科学研究所 電磁機能流動研究分野(研究所ホームページ)

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/jpn/crfrd_effdl.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学流体科学研究所 電磁機能流動研究分野(研究室ホームページ)

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nishiyama-lab/japanese.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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